动脉血气分析在急性呼吸困难患者中临床应用研究

丁阿亮，徐令奇，谭彩萍，林 樱，陈加平

（苏州市中西医结合医院急诊和重症医学科，江苏 苏州 215101）

急性呼吸困难患者需要快速诊断，以利于决定是否需要重症监护并进行进一步治疗[1-2]。急性心脏病衰竭、慢性阻塞性肺疾病（COPD）加重期和肺炎是大多数急性呼吸困难患者的发病原因[3-5]。因为呼吸困难不是一种特殊症状，快速准确地识别潜在的病因仍是临床难题。误诊会导致发病率增加、出院和治疗时间延长等[6-8]。另外，急性心脏病衰竭的治疗方法可能使其他患者病情恶化，如COPD或肺炎[9]。动脉血气分析（arterial blood gas analysis,ABGA）常用于评估急性呼吸困难患者的酸碱平衡，并用于诊断和量化呼吸功能不全。ABGA也常用于临床多种急性呼吸困难疾病的诊断[10-11]。一些研究已经报道了ABGA在可疑肺栓塞疾病中的临床应用价值。一些相关性分析研究[12-13]表明，ABGA与住院治疗、重症监护治疗或死亡率相关。

然而，ABGA在急性呼吸困难患者中的研究很少。ABGA指标数值能否作为急性呼吸困难等非特异性症状患者的诊断标志物尚未明确。另外，ABGA指标在重症COPD和肺炎中预后判断的作用能否应用于急性呼吸困难也未可知。因此，本研究目的在于探讨ABGA指标数值能否作为急性呼吸困难患者诊断和预后判断的生物学标志物。

1 资料和方法

1.1 研究人群和标本采集 本课题研究了苏州市中西医结合医院2017年1月—2020年12月急诊就诊的急性呼吸困难患者。如果患者同时有几个症状，呼吸困难是主诉症状。纳入标准：患者以呼吸短促为主要主诉（定义为呼吸困难突然发作而无慢性呼吸困难史或慢性呼吸困难严重程度增加）。主观感觉呼吸费力或空气不够用，客观表现为呼吸活动用力，呼吸频率、深度、节律的改变；排除标准：18 岁以下；明显的创伤性呼吸困难患者；心源性休克患者；严重肾脏疾病患者（血清肌酐水平＞250 μmol/L，或者治疗阶段需要血液透析）。265 例患者有ABGA检测值，因此作为本研究的对象。本研究得到医院的医学伦理委员会批准（苏州市中西医结合医院伦理委员会审批文号：20170926），所有患者均签署了知情同意书。所有患者都接受了初步的临床评估，包括病史记录，体格检查，无创性血压测量，12导联心电图，连续心电图监测，脉搏血氧饱和度，标准血液检查和胸片检查。ABGA检测标本采集，采用肝素化注射器从桡动脉采集1 mL动脉血。测量指标包括：pH、动脉二氧化碳分压（PaCO2）和动脉氧分压（PaO2）。

1.2 终点和随访 评估ABGA检测指标的诊断价值，并与诊断的金标准进行比较。评估ABGA检测指标与疾病短期事件、ICU收治、死亡率、30 d死亡率以及长期的预后的关系。

1.3 统计学分析 分类变量以数字和百分比表示，连续变量采用平均值±标准差或中位数和95%置信区间或四分位间距。应用Student'st检验、Mann-WhitneyU检验、Wilcoxon检验、Kruskal-Wallis检验和卡方检验进行统计学分析。

2 结果

2.1 患者的一般特征 纳入研究的265 例患者中，诊断为心源性急性呼吸困难的患者为109例（41.1%）。在156 例（58.9%）非心源性急性呼吸困难患者中，重症COPD/哮喘有33 例（21.2%），28 例为支气管炎患者（17.9%），肺栓塞8 例（5.1%），换气过度的焦虑症患者有5 例（3.2%）。其他患者，如气胸、恶性肿瘤、间质性肺病或贫血患者占22 例（14.1%）。3 例患者（1.9%）病因不明。57 例患者（36.5%）表现出不止一种引起急性呼吸困难的原因。其中，28 例（49.1%）有多发性肺疾病。研究人群中的患者多为男性，肥胖，有较高的纽约心脏协会评分，吸烟或者有吸烟史。患者有肺病史，因此相应地更多会使用吸入的β-激动剂，或者吸入和口服类固醇，更常见临床呼吸道感染，氧饱和度和B型脑钠肽（BNP）低。研究的患者中，患者常为重症COPD、哮喘、支气管炎或肺炎，更多患者需要住院治疗，甚至是ICU治疗。

2.2 动脉血气参数的诊断准确性 不同病因的患者ABGA指标值差异很大。45 例患者（17.0%）出现酸中毒（pH＜7.35）。其中5 例（11.1%）有代谢性酸中毒，33 例（73.3%）有呼吸性酸中毒，混合型酸中毒有7 例，占15.6%。72 例患者（27.2%）出现碱中毒（pH＞7.45），其中3 例患者（4.2%）为代谢性碱中毒，43 例患者（59.7%）为呼吸性碱中毒，混合型碱中毒患者有26 例（36.1%）。178 例患者（67.2%）出现低氧血症（PaO2＜10 kPa）。

将ABGA数值作为诊断依据时，结果显示，ABGA或者ABGA联合其他值均不能作为急性呼吸困难患者呼吸性和代谢性酸中毒，以及碱中毒的指标，也不能区分患者是否存在肺源性急性呼吸困难。只有在过度换气的焦虑症患者，pH（OR4.49，95%CI2.26～8.89）、低氧血症（OR0.22，95%CI0.08～0.66），能提供有用的诊断信息。结果显示以上指标联合后ROC曲线下面积（AUC）为0.84（95%CI0.81～0.89），pH值的临界值为7.45（表1）。在此临界值下，pH值的敏感性为72%，特异性为75%。将患者按照有氧饱和度90%进行分组后并不能提高诊断准确性。

表1 不同疾病引起的急性呼吸困难患者ABGA指标诊断价值

2.3 ABGA指标对患者转入ICU治疗的预测价值 研究人群中，48 例患者（18.1%）进入ICU治疗，其中心源性急性呼吸困难患者23 例，重症COPD/哮喘患者9 例，肺炎/气管炎患者7 例，PE患者3 例，其他疾病患者6 例。与未在ICU治疗的患者相比，进入ICU治疗的患者pH值较低，但是PaCO2水平较高。进入ICU治疗的患者中，呼吸性酸中毒伴低氧血症比例高于非ICU治疗患者。多变量Logistic回归分析表明，pH值是预测患者是否需要进入ICU治疗的一个独立的ABGA指标。从ROC分析（AUC 0.65，95%CI0.61～0.69），pH值＜7.33的特异性高（90%），但敏感性低（37%），阴性预测值为87%。

2.4 pH值判断预后的价值 根据pH值，将患者分为三组，即pH≤7.39组，pH 7.40～7.44组，及pH≥7.45组。pH值≤7.39患者中，吸烟者最多、失代偿性心力衰竭比例多、呼吸频率高、C-反应蛋白较低和低血氧饱和度。pH≤7.39组患者需要ICU治疗的比例较高，达27.6%，高于pH 7.40～7.44组的11.6%和pH≥7.45组的12.0%，院内死亡率高达13.8%，高于pH 7.40～7.44组的4.7%和pH≥7.45组的5.4%。30 d死亡率高达16.1%，高于pH 7.40～7.44组的7.0%和pH≥7.45组的7.6%。在中位随访时间为425（374～739）d内，有88 例（33.2%）死亡，中位死亡时间为93（20～211）d。12 个月后，75 例患者（28.3%）死亡。根据发病时pH值来分析12 个月的死亡率，pH≤7.39组患者最高，为35.6%，pH 7.40～7.44组为27.9%，pH≥7.45组为21.7%（表2）。根据疾病类型分析，pH≤7.39组患者中死亡率排第一位的为非肺源性呼吸困难和COPD/哮喘或支气管炎患者。总体而言，随访12 个月时的死亡率为非肺源性呼吸困难患者高于肺源性呼吸困难患者。根据存在的疾病来分析，多变量模型分析显示，发病时pH值是随访12 个月时的死亡率的独立因素[非肺源性呼吸困难患者（HR1.41，95%CI1.02～1.92），肺源性呼吸困难患者（HR1.59，95%CI0.99～1.14）]。

表2 不同pH值急性呼吸困难患者临床特征和预后比较

3 讨论

我们的研究表明，急性呼吸困难患者的ABGA指标差异大。作为一项检验指标，ABGA指标对于区分肺源性和其他疾病引起的急性呼吸困难作用不大，也不能用于确定急性呼吸困难的具体病因。急性疾病，如肺或心脏疾病似乎有一个共同特点，即最终导致低氧血症、PaCO2升高。另外，pH值是呼吸困难患者的短期和长期预后的重要预测因素。而且，pH值也是肺源性和非肺源性呼吸困难患者死亡的独立预测因素。

本研究结果具有重要的临床意义，我们发现ABGA值对于急性呼吸困难患者的应用价值有限，然而一般认为发病时的ABGA值对于急性呼吸困难患者有重要临床价值。我们发现，在判断患者预后方面，pH值是急性呼吸困难患者死亡率的一个独立预后因素。pH≤7.39的患者，在12 个月后的死亡率高达35.6%，应该引起重视。ABGA指标已被推荐用于临床诊断呼吸困难相关疾病。加重的COPD、PaCO2升高、pH值降低作为复发的独立因素。ABGA在肺水肿患者中的诊断价值已被得到广泛研究，因为临床上只有40%左右的疑似肺栓塞患者能够确诊[14-15]。但是这些研究结果也受到质疑，因为单独ABGA或结合其他临床数据都无法充分排除肺栓塞。因此，当前对可疑肺栓塞的诊断策略主要集中于D-二聚体检测和放射成像技术而不是ABGA指标值[16-18]。

呼吸困难是边缘和自主神经系统、运动皮层以及外周受体多种信号多种作用的结果，即使对于有经验的医生，呼吸困难也是一个非特异性的症状[19]。绝大多数研究中，ABGA在这种非特异性症状患者中的诊断往往集中在单一疾病，例如疑似肺栓塞。我们研究了急诊的急性呼吸困难患者的ABGA指标，发现ABGA在这些重要的急诊患者治疗中价值有限。ABGA的诊断准确性对于鉴别焦虑过度换气患者有意义，但是对于其他一些重症患者，如加重的COPD患者的作用价值很小。因此，我们的研究表明，ABGA测定作为呼吸困难患者的诊断试验价值有限。但是，需要引起重视的是，在某些特定情况下，ABGA能用于控制经皮血氧饱和度测量与动脉血氧饱和或者低氧血症患者之间的氧气饱和差距。

我们的研究进一步证明了pH值是唯一可以预测急性呼吸困难患者长期预后的ABGA指标。此外，以往长期预后的预测因素包括使用口服利尿剂，体重指数等。当根据原发的疾病来分析，pH仍然是肺源性和非肺源性呼吸困难患者12 个月内死亡的一个独立的预测因素。根据患者pH值来分析，pH≤7.44时，患者的长期死亡率增高。患者的长期预后还受疾病严重程度和以及无关联的并发症影响。

以往的研究[20-21]表明pH值是重症COPD患者院内预后的预测因素，也是肺炎患者院内死亡的一个预测因素。最近，有研究显示pH值也可能是长期存活指标。我们的结果与这些发现一致。此外，本研究扩大了pH值的预后应用范围，即急性呼吸困难患者。65 岁以上的老年急性呼吸系统衰竭患者，高碳酸血症是死亡率的重要预测参数。在我们的研究中，pH值不仅是长期死亡率的预测因素，而且是ICU治疗、院内死亡及随访30 d内死亡的预测因素。因此，发病时的pH值可用于急性呼吸困难患者分级治疗的参照指标。

动脉穿刺不仅痛苦而且携带有血管并发症的风险，而且操作有一定的难度。因此，有人建议采用静脉血气分析来替代ABGA。后来发现，在重症COPD等疾病患者中，静脉血pH值与动脉血测量的pH值有很好的相关性。临床上，静脉血CO2的相关性较小。与预期符合的是PaO2没有相关性。总的来说，有证据表明，在初步评价患者时，ABGA可以被静脉血气测定替代。

总之，我们的研究表明，发病时ABGA指标值在急性呼吸困难患者的初步评估中作用有限。作为一个诊断指标，ABGA值并不能用于区分肺源性和非肺源性急性呼吸困难患者，也不能用于确定呼吸困难的病因。pH值是急性呼吸困难患者短期和长期预后的预测指标。在肺源性和其他疾病引起的急性呼吸困难患者中，pH值与死亡率的关系独立于其他预测因素。因此，pH值可能是急性呼吸困难患者分级评估的理想指标。